यह ब्लॉग पोस्ट 130 वर्षों से बिजली क्षेत्र में अग्रणी रहे एसी सिस्टम की सीमाओं की जांच करता है और यह बताता है कि डीसी सिस्टम को नए सिरे से ध्यान क्यों मिल रहा है।
19वीं शताब्दी के अंत में, जब बिजली का आविष्कार हुआ, तब मानवता एक ऐतिहासिक मोड़ पर खड़ी थी, जहाँ बिजली आपूर्ति के लिए एक मानक स्थापित करना आवश्यक था। यह स्पष्ट था कि बिजली ही उद्योगों और घरों का ऊर्जा स्रोत बनेगी, और भविष्य की बिजली व्यवस्था इस बात पर निर्भर करेगी कि इस बिजली की आपूर्ति कुशलतापूर्वक कैसे की जाए। इस महत्वपूर्ण दौर में दो प्रतिभाओं के बीच टकराव हुआ: एडिसन, जिन्होंने प्रत्यक्ष धारा (DC) का समर्थन किया, और टेस्ला, जिन्होंने प्रत्यावर्ती धारा (AC) का समर्थन किया। एडिसन का तर्क था कि बिजली की आपूर्ति प्रत्यक्ष धारा (DC) के माध्यम से की जानी चाहिए, जहाँ धारा की दिशा और मात्रा स्थिर रहती है, जबकि टेस्ला प्रत्यावर्ती धारा (AC) पर ज़ोर देते थे, जहाँ दिशा और मात्रा समय-समय पर बदलती रहती है। उनकी प्रतिद्वंद्विता महज़ एक तकनीकी बहस से कहीं बढ़कर थी; यह एक महत्वपूर्ण चुनाव था जो मानवता की बिजली आपूर्ति विधि और जीवनशैली को निर्धारित करने वाला था। इस प्रक्रिया ने बिजली संचरण की विभिन्न विधियों के लाभ और हानियों पर गहन चर्चाओं को जन्म दिया।
एडिसन का प्रत्यक्ष धारा पर ज़ोर देना उनके आविष्कार, तापदीप्त बल्ब से गहराई से जुड़ा हुआ था। तापदीप्त बल्बों को स्थिर वोल्टेज और निरंतर धारा प्रवाह की आवश्यकता होती थी, जिससे प्रत्यक्ष धारा उपयुक्त हो जाती थी। एडिसन ने प्रत्यक्ष धारा का समर्थन किया और अपने आविष्कार के साथ इसके अटूट संबंध पर ज़ोर दिया। हालाँकि, तकनीकी रूप से, लंबी दूरी तक संचारित होने पर प्रत्यक्ष धारा में काफी ऊर्जा हानि होती थी। दूसरी ओर, टेस्ला ने प्रत्यावर्ती धारा (एसी) प्रणाली का समर्थन किया, जो लंबी दूरी के संचरण में दक्षता की समस्या का समाधान कर सकती थी। उस समय ऊर्जा हानि एक प्रमुख समस्या थी, और एसी में लंबी दूरी पर हानि को कम करने का महत्वपूर्ण लाभ था क्योंकि ट्रांसफार्मर का उपयोग करके वोल्टेज को आसानी से बढ़ाया जा सकता था। परिणामस्वरूप, टेस्ला की एसी प्रणाली अंततः सफल हुई, और आज, एसी धारा का उपयोग आमतौर पर ट्रांसफार्मर और आउटलेट के माध्यम से किया जाता है।
हालांकि, हाल ही में कई जगहों पर डायरेक्ट करंट (डीसी) पर वापस लौटने के प्रयास सामने आ रहे हैं, जो 130 वर्षों से अधिक समय से मानक बिजली आपूर्ति पद्धति के रूप में एसी की स्थिति को चुनौती दे रहे हैं। इस बदलाव के पीछे क्या कारण हो सकते हैं?
जिस प्रकार कोई व्यक्ति किसी बाधा से बचने के लिए झुकता या खिंचता है, उसी प्रकार विद्युत भी परिपथ में प्रतिरोध का सामना करने पर अपना प्रवाह बदल लेती है। प्रतिरोध वह बाधा है जो परिपथ में विद्युत के प्रवाह को रोकती है और इसके कारण कुछ विद्युत ऊर्जा नष्ट हो जाती है। विद्युत संचरण के दौरान इस प्रतिरोध को कम करना दक्षता में सुधार के लिए एक महत्वपूर्ण चुनौती है। प्रत्यक्ष धारा (DC) प्रणालियों में, यह प्रतिरोध स्थिर रहता है। हालांकि, प्रत्यावर्ती धारा (AC) प्रणालियों में, धारा की दिशा समय-समय पर बदलती रहती है, जिससे अतिरिक्त प्रतिरोध उत्पन्न होता है। इसे प्रतिघात (reactance) कहते हैं और इसके परिणामस्वरूप होने वाली विद्युत हानि को प्रतिक्रियाशील शक्ति (reactive power) के रूप में जाना जाता है। प्रतिक्रियाशील शक्ति धारा में शामिल होती है, लेकिन यह अतिरिक्त शक्ति होती है जिसका व्यावहारिक रूप से ऊर्जा स्रोत के रूप में उपयोग नहीं किया जा सकता है। हालांकि कम दूरी के संचरण के लिए यह कोई बड़ी समस्या नहीं है, लेकिन दूरी बढ़ने के साथ-साथ लाइनों का प्रतिरोध और प्रतिघात (reactance) भी बढ़ता जाता है, जिससे प्रतिक्रियाशील शक्ति बढ़ती है और संचरण दक्षता कम हो जाती है। दूसरे शब्दों में, AC प्रणालियां लंबी दूरी के संचरण के लिए अक्षम हो सकती हैं।
इसके अलावा, संचरण के दौरान होने वाली बिजली हानि के अलावा, बिजली को किफायती तरीके से संचारित करने का तरीका भी महत्वपूर्ण है। एसी का उपयोग करते समय, धारा और वोल्टेज दोनों का मान लगातार बदलता रहता है, जिसके कारण सभी संभावित परिवर्तनों को ध्यान में रखते हुए डिज़ाइन तैयार करना आवश्यक हो जाता है। इसके विपरीत, डीसी प्रणालियों में धारा एक स्थिर दिशा में प्रवाहित होती है, जिससे डिज़ाइन की जटिलता कम हो जाती है और उपकरण एवं स्थापना लागत में कमी आती है। साथ ही, एसी में पाई जाने वाली एक अनूठी घटना, रिएक्टेंस, डीसी प्रणालियों में मौजूद नहीं होती है, जिससे डीसी अपेक्षाकृत अधिक स्थिर और उच्च क्षमता वाले संचरण के लिए उपयुक्त होती है। इस दृष्टिकोण से, डीसी प्रणालियाँ अधिक स्थिर और किफायती तरीके से बिजली आपूर्ति करने की क्षमता रखती हैं।
तकनीकी प्रगति के चलते हाई वोल्टेज डायरेक्ट करंट (HVDC) तकनीक एक नए समाधान के रूप में उभर रही है। इस विधि में, विद्युत संयंत्रों में उत्पन्न उच्च वोल्टेज AC विद्युत को संचरण हेतु रूपांतरण उपकरणों का उपयोग करके DC में परिवर्तित किया जाता है, और फिर प्राप्तकर्ता छोर पर उपयोग हेतु कन्वर्टर का उपयोग करके इसे वापस AC में परिवर्तित किया जाता है।
हालांकि डीसी वोल्टेज को परिवर्तित करना कठिन है, लेकिन थायरिस्टर या आईजीबीटी जैसे अर्धचालक उपकरण अब उच्च-वोल्टेज डीसी उत्पन्न कर सकते हैं। डीसी प्रणाली स्थिर होती है क्योंकि धारा की दिशा स्थिर रहती है, जिससे प्रतिघात समाप्त हो जाता है। इसके अलावा, इसमें कोई प्रतिक्रियाशील शक्ति नहीं होती है, जिससे यह एसी प्रणालियों की तुलना में अधिक कुशल होती है।
इन विविध लाभों के साथ, एचवीडीसी तकनीक का उपयोग पहले से ही विभिन्न क्षेत्रों में किया जा रहा है। दक्षिण कोरिया में, 1990 के दशक के उत्तरार्ध से, समुद्र के नीचे बिछाई गई केबलों ने जेजू द्वीप को जिंदो और हेनाम से जोड़ा है, जिससे डीसी बिजली का संचरण संभव हो पाया है। यूरोप में, राष्ट्रीय बिजली ग्रिडों को आपस में जोड़कर एक महाद्वीपीय बिजली आपूर्ति प्रणाली का निर्माण किया जा रहा है। इसके अलावा, यह नवीकरणीय ऊर्जा के एक रूप, अपतटीय पवन ऊर्जा संयंत्रों से बिजली संचारित करने के लिए भी उपयुक्त है, जिससे स्थिर बिजली आपूर्ति सुनिश्चित होती है।
बेशक, चूंकि पिछले 130 वर्षों में एसी आधारित विद्युत ग्रिड स्थापित हो चुके हैं, इसलिए अल्पावधि में इन्हें डीसी में परिवर्तित करना महत्वपूर्ण चुनौतियां पेश करता है। इसके अलावा, उच्च वोल्टेज एसी को डीसी में परिवर्तित करते समय उत्पन्न होने वाली हार्मोनिक समस्याओं जैसे मुद्दों को व्यावसायीकरण के लिए हल करना आवश्यक है। फिर भी, यदि निरंतर अनुसंधान और तकनीकी प्रगति के माध्यम से इन समस्याओं का समाधान हो जाता है, तो निकट भविष्य में डीसी प्रणालियां पर्यावरण के अनुकूल और कुशल विद्युत ग्रिड के लिए एक प्रमुख तकनीक के रूप में स्थापित हो जाएंगी।
यद्यपि डीसी सिस्टम की सीमाओं के कारण 130 साल पहले एडिसन को करंट की लड़ाई में हार का सामना करना पड़ा था, लेकिन आज उन्नत प्रौद्योगिकी के साथ, डीसी बिजली आपूर्ति की फिर से जांच की जा रही है, जो प्रभावी रूप से एडिसन के प्रतिशोध की शुरुआत का प्रतीक है।
